Mise au point, secondaire et/ou BAC2 pharmacie

1. A.1.
1
Définitions :
La masse volumique d’une substance est le rapport de la masse d’un échantillon de cette
substance au volume qu’il occupe :
𝜌 =
𝑚
𝑉
Cette grandeur s’exprime habituellement en kg/m3, en g/L ou en g/cm3 et dépend de la
température par le biais du volume. A quelques exceptions près, la masse volumique diminue
avec la température.
Substance t (°C) t / kg m-3 t / g cm-3 
eau 0 999,8425 0,9998425
eau 2 999,9429 0,9999429
eau 4 999,9750 0,999975
eau 5 999,9668 0,9999668
eau 10 999,7026 0,9997026
eau 20 998,2071 0,9982071
eau 25 997,0479 0,9970479
glace 0 916,7 0,9167
éthanol 20 791 0,791
mercure 20 13546,2 13,5462
aluminium 20 2698,9 2,6989
or 20 19320 19,32
dioxygène 0 1,429 1,429.10-3 P = 1 bar
Remarque : les densités gazeuses à la pression atmosphérique sont, en gros, 1000 fois plus
faibles que celles des corps condensés ; il en va évidemment de même pour les volumes
molaires.
La densité d’une substance est le rapport de sa masse volumique à celle d’une substance de
référence. C’est une grandeur sans dimension.
𝑑𝑡𝑟
𝑡
=
𝜌𝑡
𝜌𝑡𝑟
En général, l’eau est choisie comme référence pour les liquides et les solides. L’air sec sous
une pression de 1 bar sert souvent de référence pour les gaz.
Exemples :
𝑑20
20(é𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙) =
𝜌20
(é𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙)
𝜌20
( 𝑒𝑎𝑢)
=
791
998,2071
= 0,792
𝑑4
20(é𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙) =
𝜌20
(é𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙)
𝜌4
( 𝑒𝑎𝑢)
=
791
999,9750
= 0,791
𝑑4
20( 𝑜𝑟) =
𝜌20
( 𝑜𝑟)
𝜌4
( 𝑒𝑎𝑢)
=
19320
999,9750
= 19,32
𝑑4
20( 𝑒𝑎𝑢) =
𝜌20
( 𝑒𝑎𝑢)
𝜌4
( 𝑒𝑎𝑢)
=
998,2071
999,9750
= 0,998232

2. A.1.
2
Méthodes de mesure :
Le pycnomètre : concerne les liquides, Vp = volume intérieur du
pycnomètre
On réalise trois pesées, généralement à la même température (t).
m1 = masse du pycnomètre vide (propre et sec)
m2 = masse du pycnomètre rempli de la substance étudiée
m3 = masse du pycnomètre rempli de la substance de référence
𝑑𝑡
𝑡( 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒) =
𝜌𝑡( 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒)
𝜌𝑡( 𝑟é𝑓é𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒)
=
𝑚2 − 𝑚1
𝑉𝑝
𝑚3 − 𝑚1
𝑉𝑝
=
𝑚2 − 𝑚1
𝑚3 − 𝑚1
𝜌𝑡( 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒) = 𝑑𝑡
𝑡( 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒). 𝜌𝑡( 𝑟é𝑓é𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒) =
𝑚2 − 𝑚1
𝑚3 − 𝑚1
∙ 𝜌𝑡( 𝑟é𝑓é𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒)
Le densimètre (aréomètre) : concerne les liquides
Ce sont des flotteurs lestés dont la tige est diversement graduée en
fonction de la gamme de masses volumiques/densités/concentrations
visée (pèse-acide, pèse-alcool, pèse-sel, lactomètre, …).
La mesure est semi-quantitative et tributaire d’une lecture de ménisque.
Liquide étudié
La balance hydrostatique : concerne les liquides et les solides insolubles
Balance de Wesphal Balance pour liquides Balance pour solides
Exemple de procédure pour un liquide : on procède à trois pesées
m0 = masse du plongeur dans l’air (on néglige généralement la poussée d’Archimède)
m1 = masse du plongeur dans l’eau à la température t1
m2 = masse du plongeur dans le liquide étudié à la température t2
m1 = m0 - m(eau déplacée) = m0 - t1(eau).V(eau déplacée) (Archimède)
→ V(eau déplacée) = V(plongeur) = (m0 - m1)/t1(eau).
m2 = m0 - m(liquide déplacé) = m0 - t2(liquide).V(plongeur) (Archimède)
→ t2(liquide) = (m0 - m2)/V(plongeur)

3. A.1.
3
Exemple de procédure pour un solide : on procède à deux pesées et une mise à zéro
m0 = masse du solide dans l’air à la température t (on négligegénéralement la poussée
d’Archimède)
mise à zéro de la balance avec la nacelle dans l’eau à la température t
m1 = masse du solide étudié dans l’eau à la température t
m1 = m0 - m(eau déplacée par le solide) = m0 - t(eau).V(solide)
→ V(solide) = (m0 - m1)/t(eau) t(solide) = m0/V(solide)
A l’aide d’une fiole jaugée : concerne les solides insolubles
Le solide est pesé dans l’air (m0) puis immergé dans une fiole jaugée mise au trait avec, par
exemple, de l’eau. L’ensemble est équilibré (température = t) et pesé (m1). L’eau est ramenée
au trait par un prélèvement (pipette) et l’ensemble fiole + eau au trait + solide est pesé (m2).
Masse d’eau déplacée par le solide = m1 - m2.
Volume du solide = (m1 - m2)/t(eau) → t(solide) = m0.t(eau)/(m1 - m2)
Densimètre électronique : concerne les liquides et les gaz
C’est probablement l’équipement le
plus utilisé actuellement car il allie
précision, rapidité et facilité d’emploi.
Le principe de fonctionnement se base
sur la mise en oscillation d’un tube en
U dont la fréquence d’oscillation est
liée à la masse volumique du fluide qui
le remplit.
L’étalonnage met généralement en
œuvre l’air (tube vide) et l’eau à une
température fixée par l’opérateur.
Le remplissage du tube conditionne
largement la justesse de la mesure qui exige d’éviter la présence du bulles d’air (parfois très
petites).
Tube en U